DE3034318A1

DE3034318A1 - Improvements in or relating to pipe inspection apparatus

Info

Publication number: DE3034318A1
Application number: DE803034318A
Authority: DE
Inventors: G Braithwaite
Original assignee: British Gas Corp
Current assignee: British Gas PLC
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1981-04-09
Also published as: AU518046B2; AU5592380A; EP0024396B1; US4285242A; EP0024396A1; GB2048496B; IT8067299A0; DE3034318C2; WO1980001841A1; GB2048496A; CA1134937A; IT1128386B

Description

80 022, Kü/St.

British Gas Corporation, 59 Bryanston Street, London WlA 2AZ, England

Diese Anmeldung entspricht der PCT-Anmeldung Nr. PCT/GB80/Ö0028 vom 21. Februar 1980 mit der Priorität der Anmeldung im Vereinigten Königreich Nr. 79 07149 vom 28. Februar 1979

Rohrinspektionsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf Rohrinspektionsgeräte, d.h. auf Geräte zum Einsetzen in die Bohrungen von Rohren zum Zwecke der Überprüfung der Rohrwandung auf Defekte, Risse oder andere Diskontinuitäten.

Das übliche Rohrinspektionsgerät zum überprüfen von beispielsweise Gasleitungen weist eine Sonde oder eine Kette von Sonden auf, die entlang der Rohrleitung durch das in dieser fließende Gas vorgetrieben wird.

Bei einer bevorzugten Technik zur Oberprüfung von Rohrwänden, wenn die Sonde entlang dem Rohr vorgetrieben wird, werden Ultraschal1sonden verwendet. Bei einer bekannten Anordnung sind Ultraschallwandler in einer Reihe von Rädern angeordnet, die in Berührung mit der Rohrwandung gedrückt werden; Bei Gebrauch wird durch die Wandler erzeugter Ultraschall über die Fläche zwischen Rad und Rohrwandung in die Rohrwandung übertragen.. Ultraschall, der aus der Rohrwandung heraus reflektiert oder gebrochen wird, wird wiederum durch die Wandler innerhalb der Räder empfangen und anschließend analysiert. Diese Technik erfordert jederzeit einen innigen Kontakt zwischen dem Rad und

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der Rohrwandung, um Verluste des UI traschal 1 signal s an der Zwischenfläche zwischen Rad und Rohrwandung zu vermindern oder zu vermeiden.

Eine weitere wichtige Überlegung dabei ist, daß die Ultraschallwandler und somit die Rohre genau im Rohr ausgerichtet werden müssen. Bei einer Anordnung wird ein.e Vielzahl von Radsonden in gleichmäßigen Zwischenabständen um den Innenumfang des Rohres so angeordnet, daß die Räder längs dem Rohr rollen. Die Wandler innerhalb der Räder sind so angeordnet, daß sie die Rohrwand über ein Band prüfen, das in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung verläuft. Es ist relativ leicht, ein Band senkrecht zur Längsachse des Rohres bei geraden Verläufen der Rohrleitung zu erzielen, wenn die Baugruppe von Radsonden auf halber Länge einer langgestreckten Sonde angeordnet sind, die an jedem Ende mit einer Einrichtung zum Lokalisieren der beweglichen Sonde konzentrisch im Rohr vorgesehen ist. Es wird jedoch schwieriger sicherzustellen, daß die Wandler richtig im Rohr ausgerichtet sind und auch gegen die Rohrwandung mit ausreichendem Druck gepresst werden, um einen innigen Kontakt sicherzustellen, wenn die bewegliche Sonde einer Biegung folgt. Dies kommt daher, daß jene Radsonden auf der Innenseite der Biegung das Bestreben haben, gegen das Rohr gedrückt zu werden, während jene auf der Außenseite [der Biegung das Bestreben haben, von der Rohrwand weggezogen zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrinspektionsgerät,zu schaffen, das die Biegungen in der Rohrleitung berücksichtigt und in einigen Fällen Änderungen im Durchmesser der Rohrleitung aufnimmt, ohne übermäßig die Ausrichtung, die Positionierung und das Ausmaß der Berührung der Radsonden in der Bohrung der Rohrleitung zu beeinträchtigen.

Einem Aspekt der Erfindung zufolge setzt sich ein Rohrinspektionsgerät zusammen aus einer eritl ang der Rohrbohr'uJig beweglichen Sonde, aus einer Einrichtung zum Ausrichten der Sonde in Längsrichtung zur Bohrung des Rohres, einer Baugruppe

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von Inspektionsvorrichtungen, die so angeordnet sind, daß sie ein Umfangsband der Rohrwandung prüfen, wobei die Baugruppe als Ganzes relativ zur beweglichen Sonde beweglich ist, sowie aus einer Einrichtung zum Führen der Baugruppe, derart, daß sie sich in einer Richtung senkrecht zur Länge der beweglichen Sonde bewegt, um der Baugruppe die Möglichkeit zu geben, sich selbst relativ zum Rohr auszurichten, jedoch so, daß das Umfangsband im wesentlichen senkrecht zur Bohrung des Rohres verläuft.

Die Baugruppe kann an der beweglichen Sonde an nachgiebigen Bauteilen, wie Federn, hängend angeordnet werden. Die Ausrichteinrichtung kann eine oder mehrere Vorrichtungen aufweisen, die die Bohrung des Rohres an drei oder mehr Stellen auf dem Umfang des Rohres an jedem Ende der beweglichen Sonde berühren. Vorzugsweise weist die Ausrichteinrichtung einen flexiblen ringförmigen oder runden Bauteil auf, der die Bohrung des Rohres um mindestens den größten Teil seines Umfanges berührt. Der flexible ringförmige oder kreisrunde Bauteil kann so geformt sein, daß der Druck des Strömungsmittels, wenn die Verwendung in der Bohrung eines Rohres erfolgt, das ein unter Druck stehendes Medium führt, den Bauteil in dichte Wirkverbindung mit der Bohrung des Rohres drückt.

Vorzugsweise sind die Inspektionsvorrichtungen Ultraschanwandler zur übertragung des Schalls in die Rohrwand und zum Empfangen desselben aus der Rohrwand.

Die Wandler sind zweckmäßig innerhalb von Rädern angeordnet, die entlang dem Rohr rollen, wenn sich die Sonde in diesem bewegt. Vorzugsweise sind die Radsonden radial auswärts so federvorgespannt, daß sie mit dem Rohr in Wirkverbindung stehen.

Die Radsonden können so konstruiert sein, wie es in den britischen Patentanmeldungen 35352/77 und 35354/77 oder in der britischen Patentanmeldung Nr. 79 07148*(Erfinder J. C. Collingwood) beschrieben ist.

* P 30 34 319.2

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Die Inspektionsvorrichtungen können auch magnetische

Vorrichtungen zum Magentisieren der Rohrwand und überwachungs- \ vorrichtungen zur überwachung der Flußverluste oder |

Schwankungen im magnetischen Muster aufweisen. Es ist auch möglich, andere Arten von Inspektionsvorrichtungen, wie ^!

beispielsweise Wirbel strom-Prüfgerät.e , zu verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung bechrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gerätes für die Ultraschalluntersuchung der Wand eines Rohres,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene und aufgebrochene Endansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform.

Das Gerät nach Fig. 1 ist für den Einsatz in einer 24-Zoll-Gasrohrleitung (nicht dargestellt) bestimmt und weist eine bewegliche Sonde 10 auf, die mit einer Zugöse 9 versehen ist, so daß die bewegliche Sonde durch ein zweites bewegliches Aggregat (nicht dargestellt) gezogen werden kann, welches entlang der Rohrleitung durch die Strömung des unter Druck stehenden Gases in der Rohrleitung vorgetrieben wird.

Die bewegliche Sonde 10 weist einen zentralen rohrförmigen Hohlkörper 11 mit zwei Flanschen 12, 13 auf, von denen jeder jeweils am Ende der beweglichen Sonde oder in der Nähe dieses Endes angeordnet ist, Eine Ausrichteinrichtung 14 ist an jedem Flansch zum Zwecke des Lokalisierens und Ausrichtens deVbewegl ichen Sonde 10 entlang-der Rohrachse angeordnet. ,'>. Jede Ausrichtungseinrichtung 14 weist einen ringförmigen Dichtungsbauteil 15 aus ''elastomereinι Material , wie beispielsweise Polyurethan, auf und hat eine konkave Hinterschneidung, die

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xuin hinteren F.nde der beweglichen Sonde 10 zeigt, so daß unter Druck stehendes Gas im Rohr den ringförmigen Dichtungsbauteil in Wirkverbindung mit der Bohrung des Rohres drückt. Jeder ringförmige Dichtungsbauteil 15 ist zwischen eine Ringplatte und eine Klemmplatte 17 festgeklemmt, und die Ringplatten sind durch Schrauben 18 an den jeweiligen Flanschen 12, 13 befestigt.

Vier Konsolen 19 sind in gleichmäßigem Abstand um einen Kreis von gemeinsamer Teilung an der vorderen Ringplatte befestigt, und ein Lenker 20 ist über eine Kugelgelenkverbindung 20a am einen Ende an einem Schwenkzapfen 23 in jeder Konsole gelagert, um eine Führungs- und Halteeinrichtung zu bilden. Eine Kugelgelenkverbindung 20a im freien Ende jedes der Lenker sitzt um einen Schwenkzapfen 23 herum in einer jeweiligen Konsole 19, die an einer ringförmigen Halteplatte 70 befestigt ist, wobei die Konsolen 19 so angeordnet sind, daß die Schwenkzapfen 23 annähernd radial zur vorderen Ringplatte 16 verlaufen.

Die Halteplatte 70 bildet einen Teil eines Trägers 21 mit zwei ringförmigen Trägerplatten 28, die in parallelem Abstand zueinander durch hohle Distanzstücke 71 gehalten und durch Schrauben 74 aneinander befestigt sind, die sich durch die Distanzstücke 71 hindurch erstrecken, wobei die zusammengeschraubten Trägerplatten 28 an der Hälteplatte 70 durch Schrauben 27 befestigt sind. Der Träger 21 ist in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der beweglichen Sonde 10 frei beweglich und hängt an Federn 24, die an der Ringplatte 17 der hintersten Ausrichteinrichtung 14 und der hintersten Trägerplatte 28 angehängt sind. Der Träger 21 hat einen Zentralisierungsbauteil 26 aus Gummi, der zwischen eine Klemmplatte 25 und die Halteplatte 70 geklemmt ist, um den Träger 21 in der Bohrung des Rohres zu zentralisieren. Acht Inspektionsvorrichtungen 22 werden zwischen den Trägerplatten 28 federnd gehalten, wie im einzelnen in Fig. 2 dargestellt, auf die ebenfalls Bezug genommen wird.

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Jede Inspektionsvorrichtung 22 weist zwei hohle Räder auf, wobei jedes Rad 29 im Innern eine UItraschal1sonden-Baugruppe 30 mit einem Wandler 55 aufweist, der so angeordnet ist, daß er Ultraschall in die Wand des Rohres hineinsendet, so daß der Schall um ein Umfangsband der Rohrwandung herum wandert. Die Energie für die Erregung der Wandler 55, zusammen mit den Signalen, die dem aus dem Innern der Rohrwandung empfangenen Ultraschall entsprechen, werden über Adern (nicht dargestellt) entweder zum Zugaggregat oder zu einem weiteren beweglichen Fahrzeug (nicht dargestellt) geführt, welches hinter der beweglichen Sonde 10 hergezogen wird. Jedes Rad 29 weist einen hermetisch abgedichteten Hohlkörper 31 aus Polymethyimethacrylat (Perspex - eingetragenes Warenzeichen), einen Rand 32 und Messing-Seitenplatten 33, die am Rand 32 befestigt sind, auf. Der Rand 32 ist mit einem massiven Polyurethan-Reifen 34 versehen. Die Räder 29 sitzen drehbar auf einer Spindel 35, die durch einen konischen Block getragen wird. Der Block 36 ist seinerseits auf einer Spindel schwenkbar gelagert, die am freien Ende von Schenkeln eines allgemein U-förmigen Schwenkarmes.38 sitzt. Die Räder 29 sind dadurch in der Lage, um die Achse der Spindel 37 so zu schwenken, daß die beiden Räder jeder Inspektionsvorrichtung Berührung mit der Rohrbohrung entlang Linien haben, die im gleichen Abstand auf jeder Seite einer Radialebene liegen, die durch die Längsachse des Rohres und die Längsachse der Spindel 37 hindurchverläuft.

Die Ultraschallsonden-Baugruppe wird federnd durch die Spindel 35 getragen, und das hohle Rad enthält ein akustisches Kopplungsmedium (nicht dargestelIt), wie bei spielsweise ein Gemisch ein Glyzerin und Wasser. In ,einigen Fällen kann dieses Gemisch mit Teilchen aus Kohlenstoff, ζ.Β. Graphit oder Molybdändisul fid, beschickt sein. Die ,,Größe der. Teilchen wird so gewählt, daß der Ultraschall leicht gedämpft ,wird, um dadurch den Ultraschal1-Nachhal^ ,innerhalb des.Rades nach der Aussendung eines Ul traschall impulses von einem Wandler zu reduzieren.

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Die Ultraschal1sonden-Baugruppe 30 umfaßt einen Tragaufbau, der aus Konsolen 52 und Stäben 53 besteht, die einen Nylonblock 54 tragen, auf dem eine Vielzahl von Wandlern 55 zum Aussenden von Ultraschall in die Wand des Rohres und zum Empfangen von aus der Rohrwand rückgestreutem oder reflektiertem Ultraschall angeordnet ist. Der Block 54 wird gegen die Innenoberfläche des Randes 32 durch eine Zugfeder 56 gedrückt, die zwischen einer der Konsolen 52 und einem Stift 57 verankert ist, der in einem zentralen Block 58 befestigt ist, welcher einen Teil der Spindel 35 bildet. Die Stäbe 53 sind im Spindelblock 58 zur Ausführung einer linearen Bewegung der Sonden-Baugruppe verschiebbar geführt. Der Block 54 ist so geformt, daß er der Form der Innenoberfläche des Randes 32 angepaßt ist, so daß sichergestellt wird, daß die Schal 1 strahl en von den Wandlern 55 in die Rohrwand in einem vorbestimmten bevorzugten Winkel eintreten und daß das akustische Kopplungsmedium die Möglichkeit hat, jegliche Spalten zwischen den Wandlern 55 und dem Block 54 sowie zwischen dem Bloxk 54 und dem Rand 32 zu durchdringen. Elektrische Adern (nicht dargestellt) aus den Wandlern 55 verlaufen entlang einer Bohrung (nicht dargestellt) in der Spindel 35 durch Dichtungen hindurch, die verhindern, daß das akustische Kopplungsmedium aus dem Rad 29 und aus dem konischen Block 36 ausleckt.

Der Schwenkarm 38 weist zwei im Abstand angeordnete Seitenbauteile 39, 40 auf, die durch eine Welle 41 verbunden sind, um welche der Schwenkarm 38 rotiert. Der Schwenkarm 38 sitzt zwischen den Trägerplatten 28, und eine Federbaugruppe 42 wirkt auf jeden Seitenbauteil 39, 40, um die Räder 29 radial nach außen in Wirkverbindung mit der Bohrung des Rohres zu drücker». Jede Federbaugruppe 42 weist eine Schraubendruckfeder 43 auf, die auf einem Stab 44 sitzt, der am einen Ende an der hintersten Trägerplatte 28 starr befestigt ist. Die Schraubenfeder 43 verläuft durch einen länglichen Schlitz im Schwenkarm 38 hindurch und drückt ein Druckpolster 46 in Wirkverbindung mit einer konkaven Fläche einer Konsole 47,

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die am Schwenkarm 38 befestigt ist.

Jeder konische Block 36 ist mit Zapfen 48 versehen, die in Führungen 49 in Endanschlägen 50, 51 eingreifen, welche durch die Trägerplatten 28 gehalten werden. Die Führungen 49 sind so geformt, daß sie die Schwenkbewegung des konischen Blocks 36 begrenzen, während sie eine gewisse Schwenkbewegung dem konischen Block 36 dann erlauben, wenn die Räder 29 Unregelmäßigkeiten in der Rohroberfläche folgen, wie beispielsweise einer ovalen Stelle oder Schweißnähten. Dies trägt dazu bei, die Räder 29 genau relativ zur Rohrwand so auszurichten, daß die Räder 29 die Rohrwand entlang gleichmäßig beabstandeter Linien um radiale Ebenen berühren. Anschläge (nicht im einzelnen dargestelt) sind vorgesehen, um die Schwenkbewegung des Schwenkarmes 38 um die Welle 41 zu begrenzen.

Die Verwendung des Zentralisierungsbauteils 26 kann bei einigen Anwendungsfällen eingespart werden, wobei dann den Schraubenfedern 42 am Schwenkarm 38 vertraut wird, die eine Zentralisierungswirkung für den Träg'er 21 über die dadurch federnd vorgespannten Räder 29 ausüben. In solchen Anwendungsfällen können die Konsolen 19 an den freien Enden der Lenker direkt an der vorderen Trägerplatte 28 befestigt werden, wie in Fig. 3 dargestellt, wobei auch die Halteplatte 70, die Klemmplatte 25 sowie die Schrauben 27 eingespart werden. Alternativ können auch andere Zentralisierungsbauteile, wie beispielsweise Rollen oder Kufen, verwendet werden. Die Federn 25 sind zwar erwünscht, können aber auch weggelassen werden. Die Räder 29 werden als schwenkbar um einen Schwenkarm 38 beschrieben, doch könnten sie auch gegebenenfalls schwenkbar mit einem Bauteil (nicht dargestellt) verbunden sein, der gezwungen wird, sich linear zu bewegen, zum Beispiel .in einer radial gerichteten Nut.

Es "versteht sich, daß, wenn auch die Erfindung in bezug auf die Verwendung von Ultraschallwandlern als Inspektionsvorrichtungen beschrieben wurde, auch andere Inspektiohsvorrich-

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tungen, wie beispielsweise magnetische Inspektionsvorrichtungen, am Träger 21 angebracht werden können.

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Claims

Patentansprüche

\l) Rohrinspektionsgerät mit einer entlang der Bohrung eines Rohres beweglichen Sonde und mit einer Einrichtung zum Ausrichten der Sonde längs der Rohrbohrung, gekennzeichnet durch eine Baugruppe mit einer Vielzahl von Inspektionsvorrichtungen zum überprüfen eines Umfangsbandes der Rohrwand, wobei die Baugruppe relativ zur Sonde als Ganzes beweglich ist, sowie durch eine Einrichtung zum Führen der Baugruppe in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Länge der Sonde, derart, daß sich die Baugruppe selbst relativ zum Rohr ausrichtet, jedoch derart, daß das Umfangsband im wesentlichen senkrecht zur Rohrbohrung verläuft.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Aufhängen der Baugruppe an der Sonde vorgesehen ist,
3. Qerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichteinrichtung eine oder mehrere Vorrichtungen zum Berühren der Rohrbohrung an drei oder mehr Stellen um den Umfang des Rohres herum an jedem Ende der Sonde aufweist.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichteinrichtung einen ringförmigen oder kreisrunden elastomeren Bauteil aufweist, der die Bohrung des Rohres um mindestens den größten Teil des Rohrumfangs herum berührt.
5, Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung mindestens vier Gelenkbauteile aufweist, die im gleichen-Abstand voneinander um die Sonde herum angeordnet sind, wobei jeder Gelenkbauteil am einen Ende mit der Sonde und am anderen Ende mit der Baugruppe gelenkig verbunden ist.

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6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindungen der Gelenkbauteile sphärische Lager aufwei sen.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Zentralisieren der Baugruppe relativ zur Rohrbohrung.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Inspektionsvorrichtung einen Ultraschallwandler aufweist.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler innerhalb von Rändern angeordnet sind, die entlang dem Rohr rollen, wenn die Sonde sich in diesem bewegt.
10. Gerät nach Amspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder paarweise um eine Schwenkbefestigung herum angeordnet sind, derart, daß sie in einer radialen Ebene zur Sonde schwenken,
11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder in radialer Richtung zur Sonde und zum Rohr hin federvorgespannt sind.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Inspektionsvorrichtung eine magnetische Vorrichtung aufweist.
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